DE102017204556B3 - Einrichtung zum Verhindern einer Fehlbefüllung eines Behälters - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verhindern einer Fehlbefüllung eines Behälters mit einem Befüllkopf, in dem ein Einfüllstutzen und mindestens ein erstes Magnetelement angeordnet ist, wobei ein Auslaufrohr einer Zapfpistole in den Einfüllstutzen einführbar ist, das ein magnetisierbaren Körper, insbesondere ein zweites Magnetelement aufweist. wobei das erste Magnetelement ring- oder teilringförmig ausgebildet ist und den Einfüllstutzen ortsfest und drehfest zumindest bereichsweise umgreift, und ausschließlich in einem teilringförmigen Bereich von weniger als 360° vollständig oder abschnittsweise magnetisiert ist. Um eine Einrichtung zum Verhindern einer Fehlbefüllung eines Behälters anzugeben, die einfach und kostenschonend herstellbar und montierbar ist, wird vorgeschlagen, dass das erste Magnetelement einstückig ausgestaltet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verhindern einer Fehlbefüllung eines Behälters mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der DE 20 2012 004 118 U1 bekannt.
• Einrichtungen zum Verhindern einer Fehlbefüllung eines Behälters haben sich insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik etabliert, um zu verhindern, dass die unterschiedlichen Tanks und Behälter eines Fahrzeugs mit einer falschen Flüssigkeit befüllt werden, was in diesem Fall zu Beschädigungen des Motors oder anderer Elemente des Fahrzeugs führen würde. Neben mechanischen Verschlussmechanismen sind auch die eingangs beschriebenen magnetischen Sicherungselemente bekannt, die eine Fehlbefüllung verhindern. Die 1a und 1b zeigen beispielhaft eine Einrichtung zum Befüllen eines Tanks, wie sie beispielsweise aus EP 2 927 040 B1 , DE 20 2005 011 575 U1 und DE 10 2011 009 745 B4 bekannt ist. Eine solche Einrichtung 1 besteht aus einem Befüllkopf 2, in dem ein Einfüllstutzen 3 angeordnet ist, in den ein Auslaufrohr 4 einer Zapfpistole 5 einführbar ist (Pfeil 6), um den Behälter 9 mit Tankflüssigkeit zu befüllen. In der in 1a dargestellten Position der Zapfpistole 5 ist ein (nicht dargestelltes) Zuflussventil geschlossen, sodass ein Flüssigkeitsaustritt aus dem Auslaufrohr 4 gesperrt ist. Damit das Zuflussventil in der korrekten Position des Auslaufrohres innerhalb des Einfüllstutzens 3 freigegeben wird (1b), weist sowohl der Befüllkopf 2 als auch das Auslaufrohr 4 ein Magnetelement 7,7' auf. Das Magnetelement 7 innerhalb des Befüllkopfes 2 ist als Ringmagnet ausgeführt und umgreift vollständig den Einfüllstutzen 3 des Befüllkopfes 2. Das Magnetelement 7' des Auslaufrohres 4 ist demgegenüber als Stabmagnet ausgestaltet, der das Zuflussventil freigibt, wenn das Auslaufrohr 4 hinreichend weit in den Einfüllstutzen 3 eingeführt ist und die Magnetelemente 7, 7' wechselwirken. Alternativ kann das zweite Magnetelement 7' auch als magnetisierbarer Körper ausgestaltet sein, der nicht dauerhaft (permanent) aufmagnetisiert ist. Hierdurch wird nicht nur eine Fehlbefüllung vermieden, sondern es wird auch gewährleistet, dass das Auslaufrohr 4 hinreichend tief in den Einfüllstutzen 3 eingeführt ist.
• Die 2a und 2b zeigen Magnetelemente 7, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind. Die ringförmigen Magnete 7 besitzen einen inneren Durchmesser d₁ und einen äußeren Durchmesser d₂ und sie sind vollständig axial magnetisiert, sodass sich außerhalb des Magnetelementes im Wesentlichen das rotationssymmetrische Magnetfeld 8 ausbildet. Der innere Durchmesser d₁ ist derart dimensioniert, dass das Auslaufrohr 4 (s. 2c) mit dem Außendurchmesser d₃ und dem Innendurchmesser d₄ einführbar ist, das das zweite Magnetelement 7' aufweist.
• Eine ähnliche Vorrichtung ist in DE 20 2015 100 093 U1 beschrieben, wobei hierin ein drehbar gelagerter teilweise magnetischer Ringkörper beschrieben ist, der sich in der jeweiligen angularen Ausrichtung der Zapfpistole anpasst.
• Es hat sich herausgestellt, dass es bei gängigen Zapfpistolen eine angulare Vorzugsrichtung gibt, die ein sicheres Tanken gewährleistet. Wenn die Zapfpistole nicht in der angularen Vorzugsrichtung in den Einfüllstutzen eingeführt ist, kann unter Umständen Flüssigkeit beim Betanken heraustreten und umherstehende Personen, deren Kleidung oder den Fahrzeuglack beschädigen.
• Um eine angulare Fehlausrichtung der Zapfpistole innerhalb des Einfüllstutzens zu vermeiden, wird in DE 20 2012 004 118 U1 eine Magnetanordnung vorgeschlagen, die eine Vielzahl von Einzelmagneten aufweist, die in Ausnehmungen eines Ringkörpers eingelassen sind und die nur einen Teilbereich des Ringkörpers umfassen. Insofern weist der Ringkörper Bereiche auf, in denen eine Freischaltung des Zuflussventils erfolgt und Bereiche, in denen eine Freischaltung des Zuflussventils gesperrt ist, was eine angulare Fehlausrichtung der Zapfpistole vermeidet.
• Der beschriebene Ringkörper besteht aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten, die vor der Montage des Befüllkopfes in der richtigen Weise mühsam zusammengesetzt werden müssen. Insofern gestaltet sich der Einbau eines solchen Magnetkörpers als arbeitsintensiv, fehleranfällig und mithin als vergleichsweise teuer.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Verhindern einer Fehlbefüllung eines Behälters anzugeben, die einfach und kostenschonend herstellbar und sicher montierbar ist.
• Diese Aufgabe wird durch die Einrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das erste Magnetelement ring- oder teilringförmig ausgebildet ist und den Einfüllstutzen ortsfest und drehfest zumindest bereichsweise umgreift, wobei das Magnetelement einstückig ausgestaltet ist und ausschließlich in einem teilringförmigen Bereich von weniger als 360° vollständig oder abschnittsweise magnetisiert ist. Im Gegensatz zu dem magnetischen Ringelement gemäß DE 20 2012 004 118 U1 ist das anspruchsgemäße erste Magnetelement einstückig ausgestaltet und lässt sich daher in einfacher Weise aus einem ring- oder teilringförmigen und magnetisierbaren Material herstellen, was die Herstellkosten und die Montagekosten der Einrichtung deutlich reduziert.
• Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und in den Unteransprüchen angegeben.
• Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zapfpistole ein Zuflussventil aufweist, dass
1. a) freigegeben ist, wenn die Zapfpistole hinreichend weit in den Einfüllstutzen eingeführt ist und angular so ausgerichtet ist, dass der magnetisierbare Körper, insbesondere das zweite Magnetelement, in Wirkverbindung mit dem magnetisierten Teilbereich des ersten Magnetelementes ist und
2. b) gesperrt ist, wenn die Zapfpistole nicht hinreichend weit in den Einfüllstutzen eingeführt ist und/oder angular so ausgerichtet ist, dass der magnetisierbare Körper, insbesondere das zweite Magnetelement, nicht in Wirkverbindung mit dem magnetisierten Teilbereich des ersten Magnetes ist.
• Hierdurch wird wirksam verhindert, dass das Zuflussventil in einer angularen Fehlausrichtung freigegeben wird und dass eine Freigabe nur bei korrekt positionierter Zapfpistole erfolgt.
• In der Praxis haben sich im wesentlichen zwei unterschiedliche Ausführungsformen des ersten Magnetelementes als bevorzugt erwiesen. Nach einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der magnetisierte Teilbereich des ersten Magnetelementes einen Teilkreis von 240° ± 10° umfasst. Dabei wird das erste Magnetelement derart ausgerichtet, dass der magnetisierte Teilbereich mit Bezug auf ein vertikal ausgerichtetes Polarkoordinatensystem einen Polarwinkel von 60° ± 10° bis 300° ± 10° überstreicht. Überträgt man das vertikal ausgerichtete Polarkoordinatensystem auf ein Ziffernblatt, fällt die 0° bzw. die 360°-Position auf die 12:00 Uhr Stellung und der magnetisierte Bereich erstreckt sich von 2:00 Uhr bis 10:00 Uhr. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, wenn keine Tankklappe in unmittelbarer Umgebung des Befüllkopfes angeordnet ist oder wenn eine Berührung der Zapfpistole mit der Tankklappe ausgeschlossen ist.
• Für den Fall, dass die Einrichtung einen Tankdeckel besitzt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der magnetisierte Teilbereich des ersten Magnetelementes einen Teilkreis von 150° ± 10° umfasst. Sofern nach einer bevorzugten Ausführungsform die Einrichtung einen Tankdeckel aufweist, der links- oder rechtsseitig verschwenkbar mittelbar oder unmittelbar mit der Einrichtung verbunden ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Magnetelement mit Bezug auf ein vertikal ausgerichtetes Polarkoordinatensystem derart ausgerichtet ist, dass der magnetisierte Teilbereich
1. a) bei einem rechtsseitig angeordneten Tankdeckel zwischen 150° ± 10° und 300° ± 10° angeordnet ist, und
2. b) bei einem linksseitig angeordneten Tankdeckel zwischen 60° ± 10° und 210° ± 10° angeordnet ist.
• Bei der Alternative a) erstreckt sich der magnetisierte Teilbereich bei einer Übertragung des vertikal ausgerichteten Polarkoordinatensystems auf ein Ziffernblatt zwischen der 5 Uhr und der 10 Uhr Position, während sich bei der Alternative b) der magnetisierte Teilbereich zwischen der 2 Uhr und der 7 Uhr Position befindet. Bei dieser relativen Ausrichtung zwischen dem magnetisierten Teilbereich und dem Tankdeckel wird gewährleistet, dass der Tankdeckel die Zapfpistole während des Tankens nicht berührt, was ein sicheres Tanken erlaubt und Beschädigungen des Fahrzeugs vermeidet.
• Nach einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Magnetelement in einer Ausnehmung innerhalb des Befüllkopfes gelagert ist.
• Anstelle einer vollständigen Magnetisierung eines kompletten Teilbereiches des ersten Magnetelementes ist ebenfalls vorgesehen, dass das erste Magnetelement in unterschiedlichen teilkreisförmigen Bereichen magnetisiert ist.
• Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der magnetisierte Teilbereich axial entlang der Magnetringhöhe magnetisiert ist.
• Darüber hinaus ist vorgesehen, dass der Behälter ein SCR - Tank mit einer Harnstofffüllung ist.
• Schließlich ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass das erste Magnetelement aus einem permanentmagnetischen Werkstoff gebildet ist, insbesondere aus einem gesinterten Hartferrit, insbesondere SrFe₁₂O₁₉ oder SmCo oder SmFeN oder NdFeB oder Alnico. Alternativ kann auch ein kunststoffgebundener Magnet verwendet werden, der den technischen Anforderungen genügt.
• Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Abbildungen erläutert. Es zeigen:
• 1a, b: schematische Ansichten eines Befüllkopfes (Stand der Technik),
• 2a, b: schematische Ansichten eines Magnetelementes (Stand der Technik),
• 2c: eine schematische Querschnittsdarstellung eines Auslaufrohres (Stand der Technik),
• 3a-f: schematische Darstellungen jeweils eines ersten Magnetelementes mit den magnetisierten und unmagnetisierten Bereichen sowie dem zugehörigen Magnetfeld,
• 4a,b: Draufsichten auf einen Befüllkopf und
• 5a-c: Winkelbereiche bei einem freigeschalteten Zuflussventil.
• Eingangs wurde bereits beschrieben, dass die 1a und 1b eine Einrichtung 1 zum Befüllen eines Tanks 9 zeigen, die nach dem Stand der Technik bekannt ist. Ebenfalls wurde erläutert, dass der Einfüllstutzen 3 von einem vollständig magnetisierten ringförmigen Magnetelement 7 umgriffen ist, sodass die Zapfpistole 5 in jeder angularen Position freigeschaltet wird. Um eine angulare Fehlausrichtung der Zapfpistole 5 zu vermeiden, wird nach einer konkreten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein erstes ringförmiges Magnetelement 10 eingesetzt, das - wie in den 3a-f gezeigt - nur in einem Teilbereich von weniger als 360° magnetisiert ist. Die 3a-f zeigen drei unterschiedliche Fallgestaltungen, bei denen das erste Magnetelement 10 in einem Bereich von 150° ( 3a, b,d,e) bzw. 240° (3c,f) magnetisiert sind, weshalb sich nur in diesem Teilbereich ein Magnetfeld 11 ausbildet, wie es jeweils in den Querschnittsdarstellungen A-A, B-B, C-C, D-D, E-E und F-F dargestellt ist. Nur wenn das zweite Magnetelement 7', das an dem Auslaufrohr 4 der Zapfpistole 5 in an sich bekannter Weise angeordnet ist, mit dem Teilbereich wechselwirkt, wird das Zuflussventil freigeschaltet, sodass bei einer angularen Fehlausrichtung die Zapfpistole 5 gesperrt ist. Die 3a-c zeigen ein ringförmiges erstes Magnetelement 10 und die 3d-f zeigen ein teilringförmiges erstes Magnetelement 10.
• Die unterschiedlichen Ausführungsformen des ersten Magnetelementes 10, wie sie in den 3a,b,d,e dargestellt sind, können in Befüllköpfen 2 verwendet werden, wie sie in den 4a, b gezeigt sind. Neben einem Einfüllstutzen 12 für Diesel-Kraftstoff besitzen diese Befüllköpfe 2 auch einen Einfüllstutzen 13 für einen Zusatztank, z.B. einen SCR-Tank, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Einrichtung aufweisen soll. Üblicherweise sind derartige Befüllköpfe 2 durch einen schwenkbaren Tankdeckel 14 verschlossen, der nach rechts (4a) oder nach links (4b) verschwenkt werden kann, damit bei einer Ausführungsform des Befüllkopfes nach 4a die Zapfpistole (nicht gezeigt) nicht mit dem Tankdeckel in Berührung kommt, ist in dieser Einrichtung ein Magnetelement gemäß 3b oder 3e angeordnet, die ein Freischalten des Zuflussventils nur zwischen 150° und 300° erlaubt. Sollte sich die Zapfpistole über den erlaubten Bereich hinaus verdrehen wird das Zuflussventil unmittelbar abgeschaltet und Tankflüssigkeit kann nicht mehr aus dem Auslaufrohr austreten.
• In dem Ausführungsbeispiel nach 4b ist der Tankdeckel 14 nach links verschwenkbar ausgestaltet, weshalb bei diesem Einfüllstutzen ein Magnetelement gemäß 3a oder 3d verwendet wird, das ein Freischalten des Zuflussventils im Bereich zwischen 60° und 210° erlaubt.
• Bei Einfüllstutzen, die nicht mit einem derartigen Tankdeckel 14 verschlossen sind, ist üblicherweise eine Betankung zwischen der 60° und der 300° Position möglich, weshalb bei solchen Einfüllstutzen ein Magnetelement 10 gemäß 3c oder 3f verwendet wird.
• Schließlich werden die beschriebenen Winkelbereiche, in denen eine Freischaltung des Zuflussventils erfolgen soll, in den 5a-c dargestellt. 5a zeigt die Freischaltung des Zuflussventils zwischen der 60° und der 210° Position und mithin zwischen der 2 Uhr und der 7 Uhr-Position, sofern das vertikal ausgerichtete Polarkoordinatensystem auf ein Ziffernblatt übertragen wird. 5b zeigt die Freischaltposition zwischen 150° und 300° und somit zwischen der 5 Uhr und der 10 Uhr-Position. Schließlich ist gemäß 5c eine Freischaltung zwischen der 60° und der 300° Position und daher zwischen der 2 Uhr und der 10 Uhr-Position vorgesehen.
• Bezugszeichenliste

1

Einrichtung

2

Befüllkopf

3

Einfüllstutzen

4

Auslaufrohr

5

Zapfpistole

6

Pfeil

7,7'

Magnetelemente

8

Magnetfeld

9

Behälter

10

erstes Magnetelement

11

Magnetfeld

12

Einfüllstutzen „Diesel“

13

Einfüllstutzen „Zusatztank“

14

Tankdeckel

Claims (9)

1. Einrichtung zum Verhindern einer Fehlbefüllung eines Behälters (9) mit einem Befüllkopf (2), in dem ein Einfüllstutzen (3) und mindestens ein erstes Magnetelement (10) angeordnet ist, wobei ein Auslaufrohr (4) einer Zapfpistole (5) in den Einfüllstutzen (3) einführbar ist, das einen magnetisierbaren Körper, insbesondere ein zweites Magnetelement (7') aufweist, wobei das erste Magnetelement (10) ring- oder teilringförmig ausgebildet ist und den Einfüllstutzen (3) ortsfest und drehfest zumindest bereichsweise umgreift, und ausschließlich in einem teilringförmigen Bereich von weniger als 360° vollständig oder abschnittsweise magnetisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magnetelement (10) einstückig ausgestaltet ist
2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfpistole (5) ein Zuflussventil aufweist, das a) freigegeben ist, wenn die Zapfpistole (5) hinreichend weit in den Einfüllstutzen (3) eingeführt ist und angular so ausgerichtet ist, dass der magnetisierbare Körper, insbesondere das zweite Magnetelement (7'), in Wirkverbindung mit dem magnetisierten Teilbereich des ersten Magnetelementes (10) ist und b) gesperrt ist, wenn die Zapfpistole (5) nicht hinreichend weit in den Einfüllstutzen (3) eingeführt ist und/oder angular so ausgerichtet ist, dass der magnetisierbare Körper, insbesondere das zweite Magnetelement (7'), nicht in Wirkverbindung mit dem magnetisierten Teilbereich des ersten Magnetelementes (10) ist.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass der magnetisierte Teilbereich des ersten Magnetelementes (10) einen Teilkreis von 240° ± 10° oder 150° ± 10° umfasst.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) einen Tankdeckel (14) aufweist, der links- oder rechtsseitig verschwenkbar mittelbar oder unmittelbar mit der Einrichtung (1) verbunden ist, wobei das erste Magnetelement (10) mit Bezug auf ein vertikal ausgerichtetes Polarkoordinatensystem derart ausgerichtet ist, dass der magnetisierte Teilbereich a) bei einem rechtsseitig angeordneten Tankdeckel (14) zwischen 150° ± 10° und 300° ± 10° angeordnet ist, und b) bei einem linksseitig angeordneten Tankdeckel (14) zwischen 60° ± 10° und 210° ± 10° angeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magnetelement (10) in einer Ausnehmung innerhalb des Befüllkopfes (2) gelagert ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magnetelement (10) in unterschiedlichen teilkreisförmigen Bereichen magnetisiert ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der magnetisierte Teilbereich axial entlang der Magnetringhöhe magnetisiert ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (9) ein SCR-Tank mit einer Harnstofffüllung ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magnetelement aus einem permanentmagnetischem Werkstoff gebildet ist, insbesondere aus einem gesinterten Hartferrit, insbesondere SrFe₁₂O₁₉ oder SmCo oder SmFeN oder NdFeB oder Alnico.

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